建筑环境模拟软件——DEST4
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《建筑环境设计模拟分析软件DeST第5讲影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法》篇一建筑环境设计模拟分析软件DeST:第5讲影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法一、引言建筑环境设计模拟分析软件DeST是建筑设计师与工程师在设计初期阶段,用于分析建筑物能效与室内环境质量的重要工具。
在这个过程中,准确掌握和定义影响建筑热过程的各种外界因素至关重要。
本讲将深入探讨DeST中各种外界因素的取值方法,并对其在建筑热过程模拟中的重要性进行解析。
二、影响建筑热过程的外界因素(一)气候因素气候因素是影响建筑热过程的主要外界因素之一。
主要包括室外温度、湿度、太阳辐射、风速和风向等。
这些因素的取值直接影响到建筑物的热负荷和冷负荷计算。
在DeST中,通过输入所在地的气象数据,软件可以自动计算这些因素对建筑热过程的影响。
(二)建筑材料与构造因素建筑材料和构造也是影响建筑热过程的重要因素。
不同的建筑材料和构造对温度的传导、辐射、对流等热传递方式有不同的影响。
在DeST中,需要输入建筑材料的热工性能参数,如导热系数、比热容、热阻等,以便软件能够准确模拟建筑物的热过程。
(三)人员与设备因素人员和设备也是影响建筑热过程的重要因素。
人员的活动会产生热量,而设备的运行也会产生冷热负荷。
在DeST中,需要输入人员密度、设备功率等参数,以便软件能够考虑这些因素对建筑热过程的影响。
三、外界因素的取值方法(一)气候因素取值气候因素的取值一般通过气象数据获取。
可以通过查询所在地的气象资料,获取逐时的温度、湿度、太阳辐射、风速和风向等数据。
在DeST中,这些数据需要以特定的格式输入,以便软件能够正确读取和使用。
(二)建筑材料与构造因素取值建筑材料和构造的参数一般通过实验测定或查阅相关规范获取。
例如,导热系数可以通过实验测定,而比热容和热阻等参数则可以查阅相关规范或资料获取。
这些参数需要以正确的单位输入到DeST中,以确保模拟的准确性。
(三)人员与设备因素取值人员和设备的参数一般根据实际情况进行估算。
《建筑环境设计模拟分析软件DeST第5讲影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法》篇一建筑环境设计模拟分析软件DeST第5讲:影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法一、引言随着建筑行业的持续发展,建筑环境设计模拟分析软件DeST在建筑热工设计过程中扮演着越来越重要的角色。
本文旨在探讨DeST软件中影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法,帮助读者更好地理解和应用DeST软件进行建筑热工模拟分析。
二、DeST软件简介DeST(Design of Building Systems Simulation)是一款基于动态仿真原理的建筑环境设计模拟分析软件,其通过精确计算和分析建筑的能量传输过程,对建筑的能源需求和负荷进行模拟和预测。
DeST能够考虑各种复杂的建筑结构形式和环境条件,广泛应用于建筑设计、环境调控、能源评估等多个领域。
三、影响建筑热过程的外界因素在DeST软件中,影响建筑热过程的外界因素主要包括气候条件、建筑材料属性、环境参数等。
这些因素在不同程度上影响着建筑的能量传递和交换过程,从而影响建筑的温度、湿度等热工性能。
四、各种外界因素的取值方法1. 气候条件:DeST软件通过输入当地的气象数据(如温度、湿度、风速、太阳辐射等)来模拟建筑在不同气候条件下的热工性能。
这些气象数据可以通过气象站获取或使用DeST软件自带的标准气象数据。
2. 建筑材料属性:建筑材料属性包括材料的导热系数、比热容、热阻等。
这些参数可以通过查阅相关文献或使用专业仪器进行测量获得。
在DeST软件中,这些参数被用于计算材料的热传递性能和热容量。
3. 环境参数:环境参数包括室内外温度、湿度、风速等。
这些参数可以通过实地测量或参考相关规范和标准来获取。
在DeST软件中,这些参数被用于模拟建筑在各种环境条件下的热过程。
五、取值的注意事项在取值的过程中,需要注意以下几点:1. 数据来源要可靠:应选择可靠的来源获取气象数据、建筑材料属性和环境参数等数据,以确保模拟分析的准确性。
EVACNET4使用说明以一个三层建筑的疏散模拟为例1建筑平面图2标记区域3,网络化处理注意,一个房间,一个走廊这样的可以容纳行人的都看做一个节点,把这些节点连接起来的部分,例如门,安全出口,都看做连接(或者叫边)。
这里需要注意的一个问题是,所有的出口都有一定的宽度,宽度不同,则造成了疏散能力的不同,疏散能力的不同需通过计算确定。
原理是根据实验统计的经验公式来确定不同的宽度的边上的流率的具体值。
将整栋建筑处理成一个网络,根据流体力学的质量守恒原理计算疏散过程。
4输入文件编制按照建筑结构对应的每个节点、节点之间的连接编制输入文件,上面的建筑结构对应的文件为:打开写字板,输入以下文件,保存成test.in;注意修改后缀,或者直接保存成.txt也可,但是后面读文件注意保持一致;!example.in, an building evacuation exampleENHA1.1,66HA2.1,117HA3.1,19LO1.1,124WP1.1,262,72HA1.2,133LA1.2,25LA2.2,16SW1.2,29SW2.2,23WP1.2,211,36WP2.2,192,34HA1.3,133LA1.3,25LA2.3,16SW1.3,22SW2.3,13WP1.3,211,36WP2.3,92,16WP3.3,98,18DS1.1DS2.1ENDEAHA1.1-DS2.1,3,3HA2.1-HA3.1,6,4HA2.1-LO1.1,14,4HA3.1-DS2.1,3,1LO1.1-DS1.1,8,1LO1.1-HA1.1,6,4LO1.1-HA2.1,14,4WP1.1-HA2.1,6,4WP1.1-HA3.1,3,3WP1.1-LO1.1,6,3HA1.2-LA1.2,3,3HA1.2-LA2.2,3,3LA1.2-SW1.2,5,4LA2.2-SW2.2,3,4SW1.2-LO1.1,5,5SW2.2-HA2.1,2,9SW2.2-HA3.1,2,5WP1.2-HA1.2,7,1WP2.2-HA1.2,7,1HA1.3-LA1.3,3,3HA1.3-LA2.3,3,3LA1.3-SW1.3,5,4LA2.3-SW2.3,3,4SW1.3-LA1.2,5,4SW2.3-LA2.2,3,4WP1.3-HA1.3,6,1WP2.3-HA1.3,5,1WP3.3-HA1.3,5,1END5模拟计算开始->运行->cmd->转换到evacnet的目录下:输入EVACNET4.EXE,回车;显示:读输入文件:READ test.in注意大小写,这个程序是区分大小写的;读入文件后,程序跳回上面的界面,这时可以通过输入LN,或者LA命令来查看读入的节点和连接;例如使用命令LA查看所有的连接:如果读取不成功,则显示错误提示;如果读取成功则显示下面的界面:这里可以通过输入命令A来列表显示所有的边,如下图:因为一屏显示不全,输入C则继续显示,直到全部输出;显示完之后可以输入END返回到主界面;同样的方法可以使用命令LN查看所有的节点。
建筑环境设计模拟工具包DeST建筑环境设计模拟工具包DeST建筑环境设计模拟工具包DeST摘要:建筑环境设计模拟工具包DeST是基于功能的模拟软件,用于对建筑、方案、系统及水力计算进行模拟,以校核设计,保证设计的可靠性。
介绍了DeST的结构、用户界面,并结合工程实例说明了DeST的应用。
关键词:建筑环境模拟模拟软件 DeST1、开发DeST的目的近30年来,建筑和空调系统的模拟被广泛地应用在学术研究领域,出现了很多的模拟模型、模拟方法以及模拟应用工具。
模拟技术已经相对成熟,但在实际设计中,采用模拟技术辅助分析的仍然很少,大多数设计仍然仅考虑最不利工况,而没有考虑全年的运行过程,这导致了诸如设备选择不合理、过渡季无法满足要求等问题。
最近,国内外的研究机构和设计公司开始投入越来越多的力量以缩小模拟和设计之间的应用鸿沟。
例如在国际能源组织(IEA)最近结束的研究子项ANNEX 30[1] Bring simulation into application中,设计过程中的模拟技术应用研究是其最主要的章节。
虽然,采用模拟分析的手段可以提高设计的可靠性,但只有在明确了设计和模拟之间的关系之后,才能制造出在实际设计过程中能够被有效利用的模拟分析工具。
而现有国外几种主流的模拟分析工具由于在开发时没有充分考虑设计过程的阶段性、延续性等特点,只能用于学术研究领域。
设计过程是一个阶段化的过程,包括初步设计、方案设计、详细设计以及后设计阶段[2].这是一个复杂的、不断反馈的过程,目前是否存在一个模拟分析工具能够服务于整个过程呢?目前的模拟工具可以划分成两大类:一类是基于功能的,以DOE[3]为主要代表;另一类是基于模声的,以TRNSYS[4],HVACSIM+[5],MATLAB为代表。
基于功能的模拟工具从满足某种功能要求(如计算建筑全年能耗)出发来设计模拟系统;基于模块的模拟工具注重于构建系统的灵活性,其特点是采用通用的模块接口和统一的非线性求解核心。
建筑环境设计模拟分析软件DeST一、本文概述随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高,建筑环境设计在追求美观和实用的也越来越注重节能减排和绿色可持续发展。
为了应对这一挑战,模拟分析软件在建筑环境设计中的应用变得日益重要。
本文旨在介绍一款名为DeST(Design Environment Simulation Toolkit)的建筑环境设计模拟分析软件,其强大的功能和广泛的应用领域使得其在建筑行业中占据重要地位。
DeST软件以其精确的模拟、灵活的操作和高效的分析能力,为建筑设计师和工程师提供了一个全面、高效的解决方案,有助于实现建筑环境设计的绿色化和智能化。
本文首先将对DeST软件的基本情况进行介绍,包括其开发背景、主要功能和技术特点等。
随后,我们将深入探讨DeST软件在建筑环境设计中的应用场景,包括建筑能耗模拟、室内环境分析、可再生能源利用等方面。
通过具体案例的分析,我们将展示DeST软件在实际项目中的应用效果和价值。
我们还将对DeST软件的发展趋势和前景进行展望,以期为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
本文旨在全面介绍DeST建筑环境设计模拟分析软件的应用与发展,以期为推动建筑行业的绿色化和智能化发展贡献力量。
二、DeST软件概述《建筑环境设计模拟分析软件DeST》(Design Environment for Sustnable Technology)是一款针对建筑环境设计进行高效模拟与分析的软件工具。
该软件基于先进的建筑物理和热力学原理,通过数值计算的方法,对建筑物的热湿环境、采光、通风、能耗等多个方面进行全面模拟和分析。
DeST软件旨在帮助建筑设计师、工程师和研究人员在设计阶段就能对建筑的环境性能进行预测和优化,从而实现绿色建筑和可持续发展目标。
DeST软件拥有丰富的功能模块,包括但不限于:建筑热湿环境模拟、能耗分析、自然通风模拟、采光模拟、空调负荷计算等。
这些模块能够满足建筑环境设计在不同阶段、不同需求下的模拟分析要求。
DeST介绍DeST是建筑环境及HVAC系统模拟的软件平台,该平台以清华大学建筑技术科学系环境与设备研究所十余年的科研成果为理论基础,将现代模拟技术和独特的模拟思想运用到建筑环境的模拟和HVAC系统的模拟中去,为建筑环境的相关研究和建筑环境的模拟预测、性能评估提供了方便实用可靠的软件工具,为建筑设计及HVAC系统的相关研究和系统的模拟预测、性能优化提供了一流的软件工具。
目前DeST有两个版本,应用于住宅建筑的住宅版本(DeST-h)及应用于商业建筑的商建版本(DeST-c)。
住宅建筑热环境模拟工具包(简称“DeST-h”)为国家自然科学基金重点项目“住区微气候工程热物理问题研究”编号59836250的子课题,是在清华大学建筑环境与设备研究所十余年的科研成果的基础上,由清华大学建筑技术科学系研制开发的面向住宅类建筑的设计、性能预测及评估并集成于AutoCAD R14上的辅助设计计算软件。
DeST-h主要用于住宅建筑热特性的影响因素分析、住宅建筑热特性指标的计算、住宅建筑的全年动态负荷计算、住宅室温计算、末端设备系统经济性分析等领域。
DeST-c是DeST开发组针对商业建筑特点推出的专用于商业建筑辅助设计的版本,根据建筑及其空调方案设计的的阶段性,DeST-c对商业建筑的模拟分成建筑室内热环境模拟、空调方案模拟、输配系统模拟、冷热源经济性分析几个阶段,对应的服务于建筑设计的初步设计(研究建筑物本身的特性)、方案设计(研究系统方案)、详细设计(设备选型、管路布置、控制设计等)几个阶段,很好的根据各个阶段设计模拟分析反馈以指导各阶段的设计。
DeST-c具体应用如下:在建筑设计阶段,为建筑围护结构方案(窗墙比、保温等)以及局部设计为建筑师提供参考建议;在空调方案设计阶段模拟分析空调系统分区是否合理、比较不同空调方案经济性、预测不同方案未来的室内热状况、不满意率情况;在详细设计阶段通过输配系统的模拟指导风机、泵设备的选型以及不同输送系统方案的经济性。
DeST用户使用手册清华大学建筑技术科学系 DeST开发小组 2004.4目录第 1 章概述 (1)1.1 为什么要进行建筑模拟 (1)1.2 建筑模拟技术的发展 (2)1.3 建筑模拟工具介绍 (3)1.4 DeST的主要特点 (5)1.5 DeST的软件结构 (7)1.6 DeST的主要应用领域 (15)第 2 章DeST操作界面 (20)2.1 界面简介 (20)2.2 菜单简介 (20)2.3 工具栏概述 (21)第 3 章项目管理 (25)3.1 概述 (25)3.2 文件管理 (25)第 4 章建筑绘图 (27)4.1 概述 (27)4.2 新建建筑 (27)4.3 楼层控制 (27)4.4 墙体的绘制和编辑 (28)4.5 绘制门窗 (29)4.6 建筑计算预处理 (30)第 5 章建筑描述与系统描述 (31)5.1 概述 (31)5.2 建筑参数 (31)5.3 房间功能 (33)5.4 建筑构件 (36)5.5 房间通风 (38)5.6 空调设定 (39)5.7 作息设定 (43)5.8 参数查询和库管理 (46)第 6 章模拟计算 (51)6.1 概述 (51)6.2 建筑计算预处理 (51)6.3 建筑室温计算 (51)6.4 建筑阴影计算 (51)6.5 系统负荷计算 (51)6.6 系统方案分析 (52)6.7 空气处理器模拟 (52)6.8 计算结果统计报表 (52)第 7 章显示 (54)7.1 概述 (54)7.2 显示控制命令 (54)第 8 章商业建筑模拟实例 (57)8.1 建立建筑模型 (57)8.2 建筑参数设置 (62)8.3 模拟计算 (73)第 1 章 概述1.1 为什么要进行建筑模拟建筑环境是由室外气候条件、室内各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定。
建筑环境控制系统的运行状况也必须随着建筑环境状况的变化而不断进行相应的调节,以实现满足舒适性及其它要求的建筑环境。
使用说明Q1:请问DeST发展过程?¾DeST软件的研发开始于1989年。
开始立足于建筑环境模拟,1992年以前命名为BTP(Building Thermal Performance),以后逐步加入空调系统模拟模块,命名为IISABRE。
为了解决实际设计中不同阶段的实际问题,更好地将模拟技术投入到实际工程应用中,从1997年开始在IISABRE的基础上开发针对设计的模拟分析工具DeST(),并于2000年完成DeST1.0版本并通过鉴定,2002年完成DeST住宅版本(DeST-h)。
如今DeST已在国内,欧洲,日本等地区广泛使用。
Q2:DeST能否模拟VRV系统?¾已有日本大金公司提供设备参数的VRV模型,目前模型正在完善中,2008年可使用。
Q3:DeST能不能用来分析不同的开窗形式对建筑造成的影响?¾能,可以通过定义不同的通风量来分析这种影响。
Q4:DeST能做设备侧的模拟吗?¾可以。
具体模拟方法可参见DeST-C的使用说明书。
Q5:DeST软件在进行模拟时有没有考虑到湿度的影响?¾DeST在模拟中是假设壁面无吸湿、放湿的模型,不能反映室内外水蒸气通过围护结构的传递。
Q6:DeST太阳能建筑模拟模块是什么?¾总体来讲太阳能建筑模拟模块是针对太阳房建筑的专用模块,太阳能建筑的版本增加了一部分关于太阳能集热器的计算模块,可以定义集热器,计算出集热器的逐时集热量,同时计算出由于安装集热器,对建筑热环境带来的影响(特别是那些与围护结构合为一体的集热器将会显著影响建筑围护的得热),另外,还可以利用DeST原有的功能定义和计算太阳能建筑中常见的特隆布墙以及阳光间等。
安装说明Q7:请问DeST在哪可以下载?是否收费?¾下载DeST请登录DeST网站(),到下载中心进行下载,DeST为免费软件,无须交费。
未注册会员需首先进行注册,注册是免费的。
建筑环境设计模拟分析软件DeST第4讲建筑热过程中的太阳辐射相关模型清华大学 张野☆谢晓娜 罗涛 江亿Building environment design simulation software DeST(4): solar radiation related models in building thermal processBy Zhang Ye★, Xie Xiao Na, Luo Tao and Jiang Yi★ Tsinghua University, Beijing, China摘要 太阳辐射是影响建筑热状况的重要外扰,在建筑热过程分析时,必须加以准确的考虑。
太阳辐射可以被不透明建筑围护结构表面吸收,也可以直接透过建筑的半透明围护结构进入室内,这就需要解决两个问题:有多少太阳辐射量能够到达建筑的表面;到达半透明围护结构表面的太阳辐射有多少能够穿过半透明围护结构直接进入室内。
详细介绍了DeST在建筑动态热过程分析中,与建筑表面吸收太阳辐射情况密切相关的建筑表面阴影计算方法和散射辐射的考虑方法,并对半透明围护结构的辐射透过模型与传热模型进行了细致分析。
关键词 太阳辐射阴影 透过体系 透过率Abstract Solar radiation is an important external disturbance affecting thermal environment of buildings. For the studies of building thermal processes, the effects of solar radiation on buildings must be considered accurately. Solar radiation could be absorbed by surfaces of opaque building elements. It can also either penetrate transparant building elements or enter the buildings direct. This leads to two problems to be resolved: the amount of solar radiation reaches the surfaces of the building and the amount of solar radiation penetrates through the transparant elements to enter the building. Describes the models adopted in DeST, the building external surfaces shadow model, which is closely related to the amount of solar radiation absorbed by building external surfaces and the way to determine diffuse solar radiation. And presents a detailed analysis of radiation transmittance model and heat transfer model for transparant elements.Key words solar radiation, shadow, fenestration, transmittance1概述1.1 太阳辐射对建筑热环境的影响过程太阳辐射是影响建筑室内热环境的重要因素。
我国炎热地区的夏季,水平面的太阳辐射强度可高达1000W/m2,而在冬季,某些地区如北京的水平面太阳辐射强度也可以达到——————————☆张野,男,1979年10月生,大学,在读硕士研究生100084 北京清华大学建筑学院建筑技术科学系(010)62789761E-mail: zhangye02@收稿日期:2004-08-修回日期:2004-09-400W/m2,这对于室内环境来说是非常大的热扰。
在寒冷的冬季,太阳辐射有利于提高室内的温度,减小采暖负荷;而在炎热的夏季,太阳辐射使室内温度显著的升高,增大空调设备的负荷。
对于不同形式的围护结构,太阳辐射对建筑热环境的影响过程不同,见图1,金属、砖石、混凝土等材料对太阳辐射透过率为零,由其构造的围护结构为不透明围护结构,而由玻璃和一些透光化学材料等对太阳辐射透过率介于0~1之间的材料构造的围护结构为半透明围护结构:照射在建筑不透明外围护外表面上的太阳辐射一部分会被反射掉,剩下的一部分会被围护外表面吸收,提高表面温度,并通过传热影响室内环境;照射在建筑半透明围护结构上的太阳辐射有一部分被反射掉,不会成为房间得热,有一部分则会穿过半透明围护结构,直接进入室内被围护内表面、家具、空气所吸收,剩下的一部分被此半透明围护结构吸收提高其本身温度,并通过导热和长波辐射换热影响室内热环境。
图1由此可见,太阳辐射对建筑热过程的影响首先与有多少太阳辐射能够照射到建筑的外表面有关。
由于建筑一般并非孤立存在,而是位于建筑群之中,建筑群中的每座建筑在太阳照射的各个时刻都会形成阴影,这就使得处于建筑群中的建筑的部分表面经常会处于其他建筑的阴影之中,称为建筑之间的互遮挡;同样一栋建筑的某一部分表面也可能处于此建筑的另一部分的阴影中,称为建筑的自遮挡;建筑自身的遮阳构件在建筑表面也会形成阴影,称为遮阳遮挡。
建筑相互遮挡、自遮挡、遮阳遮挡在建筑表面形成的阴影在太阳光存在的各个时刻都在变化,而建筑表面的阴影部分是接收不到太阳直射辐射的,因此阴影的大小是表征能够照射到建筑表面的太阳辐射量的一种形式。
在建筑热过程模拟中如不能准确地对建筑表面各种遮挡形成的阴影情况加以计算,建筑物获得的太阳辐射量将相差很大,从而无法准确模拟室内热环境。
如前所述,照射到建筑外表面上的太阳辐射,对建筑热过程的影响与围护结构形式有密切关系。
半透明围护结构会有相当一部分的太阳辐射穿透围护结构,直接进入室内影响室内环境,成为房间得热,因此透过半透明围护结构的太阳辐射量多少直接影响建筑的热过程。
在这里把建筑中的半透明围护结构(如窗户、玻璃幕墙等)及其附带的遮阳构件(窗帘等)的整体称为透过体系。
在同样的太阳辐射入射条件下,不同类型的透过体系,因为构造不同、材料不同,对太阳辐射的反射、吸收与透过量有所不同,这使得最终传入室内的太阳辐射量也就有很大差别。
如图2所示,普通单玻窗对太阳辐射的透过率约为80%,而单层反射玻璃透过率只有约20%[1]。
如不能准确计算透过体系对太阳辐射的吸收、透过及其与室内的传热,就无法准确地考虑太阳辐射对室内的影响,导致建筑热过程的模拟不能体现真实情况。
图 2 不同类型玻璃的透射、吸收和反射比例1.2 目前模拟软件对建筑阴影及透过体系计算处理鉴于太阳辐射是影响建筑热过程的重要因素,目前各种建筑热环境模拟软件都建立了相应的阴影计算及透过体系计算模块。
例如ESP-r、DOE2、EnergyPlus[2~4]都采用了投影变换的方法来计算建筑表面的阴影。
但由于建筑物具有众多投影表面,造成计算量非常巨大,因此在一些软件,例如DOE2中一年内每个月取一天进行计算,没有对阴影进行逐时计算,并且在对阴影进行几何求交时,为了提高计算速度,将几何图形近似为矩形条进行求解。
而其他软件例如ESP-r虽然可以进行逐时计算,但由于没有采用标准的图形学几何运算标准库,导致逐时计算时速度较慢。
透过体系的传热计算方面,现有的很多模型算法存在如下问题:DOE2和TRNSYS将温差传热和因玻璃吸收了太阳辐射温度升高而引起的传热分开来处理[3,5],温差传热量用半透明围护室内外温差除以玻璃的热阻得到,即假设围护内部的温度沿其厚度方向呈线性分布;玻璃吸收的太阳辐射按照其与室内外空气之间的热阻关系分配到室外和室内,这是一种近似的处理方法,并且没有考虑玻璃吸收的太阳辐射对其温度产生的影响,这种传统的处理方法把互相耦合的传热过程通过简化分开了。
实际上窗户沿厚度方向的温度场并不是呈线性分布的,由于玻璃的导热系数很大,所以玻璃两侧表面的温度相差很小,而玻璃与玻璃之间的空间有空气(或其他气体)存在,所以与空气层相接的两个表面之间的热阻包括与空气的对流热阻以及两个表面之间的辐射热阻,比玻璃层的热阻大很多,因此这两个表面之间的温度差比较大,导致两层玻璃吸收的太阳辐射量分配到不同的侧面的比例很不相同,对于采用不同镀膜的玻璃其吸收的太阳辐射量则更有很大差别。
近年来出现的一些新的窗户制造技术(如真空玻璃窗、镀膜玻璃窗等)、窗户中的遮阳设施(例如百叶窗、窗帘)也被人们灵活地运用,对窗户的透光和传热有很大影响,这对传统的窗户传热模型提出了挑战,迫切要求更加精确的模型。
目前除了EnergyPlus [4]外,其他大部分模拟软件都无法处理这些新型构件。
1.3 DeST对建筑阴影和透过体系的处理在DeST中,可以使用图形界面方便地建立多建筑模型和设置遮阳构件,能够考虑建筑之间的互相遮挡及遮阳构件的遮挡,准确模拟全年逐时太阳辐射在建筑表面的照射情况。
在建立建筑模型之后,DeST采用投影变换法,计算出有太阳光存在时,建筑各个表面的逐时阴影分布情况。
DeST采用一种基于能量平衡的递推算法来计算透过体系的透光,这种方法可以计算各种不同介质组合的透过体系,相比于无穷级数法,这种递推算法考虑了建筑内表面吸收情况对透过体系透过率的影响,并可以很方便地对遮阳窗、镀膜窗进行计算[6]。
在传热方面,DeST的窗户模型也对目前其他模拟软件存在的问题进行了相应改善。
本文将分别对照射到建筑外表面的太阳辐射计算方法和透过体系计算方法进行详细介绍。
2 照射到建筑外表面的太阳辐射计算透过大气层到达地面的太阳辐射中,一部分方向未经改变的,称为太阳直射辐射;另一部分由于被气体分子、液体或固体颗粒反射,到达地球表面时无特定方向,称为太阳散射辐射。
因为两者性质不同,对建筑外表面接受的太阳直射辐射量和散射辐射量要分开计算。
2.1 太阳直射辐射计算建筑外表面能不能照到太阳直射辐射,与直射辐射的方向和各种遮挡在建筑表面形成的阴影有关,处于建筑阴影区内的表面不能接受到太阳直射辐射,而直射辐射的方向由太阳高度角和方位角来确定,因此照射到建筑表面的直射辐射强度计算关键是太阳高度角方位角的计算和建筑阴影的计算。
关于某一时刻地点的太阳高度角和方位角算法可参考文献[13]的相应章节,本文讨论阴影计算部分。